本實(shí)用新型涉及電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地講是一種基于分立元件的電池采樣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的電池采樣系統(tǒng)中，多采用集成式的模擬開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行采樣控制，普通的集成式的模擬開(kāi)關(guān)體積小、接線與使用均很方便，但是僅僅能在低電壓或低功率的環(huán)境下使用，在高功率的情況下容易損壞。另外，集成式模擬開(kāi)關(guān)成本較為昂貴，不適于大批量生產(chǎn)使用，也難以在銷售中取得較為可觀的利益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種基于分立元件的電池采樣系統(tǒng)，采用了分立元件中的模擬開(kāi)關(guān)作為對(duì)電池系統(tǒng)成組采樣的開(kāi)關(guān)器件，提高了電池采樣系統(tǒng)的耐壓程度，延長(zhǎng)了電池采樣系統(tǒng)的使用壽命，并降低了成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案包括用于對(duì)由多個(gè)單體電池串組而成的電池系統(tǒng)采樣的采樣單元、控制單元、局域網(wǎng)通訊單元和系統(tǒng)電源，采樣單元輸出端連接至控制單元，控制單元與局域網(wǎng)通訊單元連接，所述系統(tǒng)電源為各單元供電，其特征在于：所述采樣單元包括差分放大電路和多路模擬開(kāi)關(guān)，每個(gè)單體電池的正極、負(fù)極均串聯(lián)連接有一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，該模擬開(kāi)關(guān)采用場(chǎng)效應(yīng)管。MOS管的柵極與控制單元連接，源極連接至單體電池的正極或負(fù)極。其源極與單體電池正極連接的MOS管的漏極連接至放大電路的一輸入端，其源極與單體電池負(fù)極連接的MOS管的漏極連接至放大電路的另一輸入端并接地。

上述結(jié)構(gòu)中，控制單元控制采樣單元使用多路模擬開(kāi)關(guān)對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行采樣，并把采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)差分放大電路放大并抑制共模信號(hào)后傳遞給控制單元，該控制單元再通過(guò)局域網(wǎng)通訊單元將采樣信號(hào)發(fā)送至電池管理系統(tǒng)中的主控單元進(jìn)行進(jìn)一步處理。

由于MOS管的柵極受控制單元驅(qū)動(dòng)控制，因此在對(duì)電池系統(tǒng)中的某個(gè)單體電池進(jìn)行采樣時(shí)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制相應(yīng)的單體電池正極和負(fù)極串聯(lián)連接的的MOS管導(dǎo)通，其余MOS管截止，即可對(duì)該單個(gè)單體電池進(jìn)行電壓采樣。需要采樣整體電壓或電量時(shí)，將所有MOS管導(dǎo)通，所測(cè)得的電壓即為整體電壓值。

進(jìn)一步地，為降低采集點(diǎn)的電壓和電路中的電流，避免功率MOS管被擊穿，每段與單體電池正極上與MOS管的連接線上串聯(lián)連接有阻值相同的限流電阻。

進(jìn)一步地，為便于采樣數(shù)據(jù)便于處理，所述采樣單元與控制單元之間設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采用ADC轉(zhuǎn)換芯片。ADC芯片使用簡(jiǎn)單，接線方便，且價(jià)格較為合理。

進(jìn)一步地，為避免電源或控制器電流、電壓對(duì)通訊造成干擾，所述局域網(wǎng)通訊單元包括信號(hào)收發(fā)器和隔離器，所述信號(hào)收發(fā)器與控制單元的連接線、信號(hào)收發(fā)器與系統(tǒng)電源的連接線上均串聯(lián)有隔離器。本實(shí)用新型中局域網(wǎng)通訊采用can通訊方式。

進(jìn)一步地，所述控制單元采用汽車級(jí)專用處理芯片。

進(jìn)一步地，為提高系統(tǒng)供電性能，所述系統(tǒng)電源采用DC/DC模塊，DC/DC模塊的輸入端與電池系統(tǒng)連接。

本實(shí)用新型的有益效果如下：本實(shí)用新型采用MOS管分立元件作為模擬采樣開(kāi)關(guān)，替代了價(jià)格昂貴、不耐壓的集成式模擬開(kāi)關(guān)，既提高了電池采樣系統(tǒng)的性能和質(zhì)量，還延長(zhǎng)了電池采樣系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)，采用分立元件大大降低了成本，也增加了采樣電路的可操作性。而當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)出現(xiàn)損壞時(shí)，無(wú)需整體更換集成式模擬開(kāi)關(guān)或?qū)⑺羞B線一一拆開(kāi)，只需更換損壞的MOS管即可維修好電池采樣系統(tǒng)，既降低了維修成本，又提高了維修效率。并且，本實(shí)用新型設(shè)置了差分放大電路，既起到了電流或電壓的放大效果，又抑制了電路中的共模信號(hào)，提高了采樣的準(zhǔn)確性。另外在can收發(fā)器連線上設(shè)置了多個(gè)隔離器，確保了通訊的正常和穩(wěn)定性，避免采樣數(shù)據(jù)再通訊中受電路電流或電壓干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和維修均十分方便，使用于大功率、高電壓電池系統(tǒng)中使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的工作原理圖。

圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電路接線示意圖。

圖中所示：采樣單元1、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2、控制單元3、can通訊單元4、系統(tǒng)電源5、MOS管一Q1、MOS管二Q2、MOS管三Q3、MOS管四Q4、MOS管五Q5、MOS管六Q6、MOS管七Q7、MOS管八Q8、MOS管九Q9、MOS管十Q10、單體電池一B1、單體電池二B2、單體電池三B3、單體電池四B4、單體電池五B5、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4、電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R 9、can收發(fā)器U3、隔離器一C1、隔離器二C2、隔離器三C3、采樣器V1。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括采樣單元1、控制單元3、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2、can通訊單元4和系統(tǒng)電源5?？刂茊卧?的輸出端與采樣單元1連接并控制采樣單元1中的采樣開(kāi)關(guān)對(duì)單體電池系統(tǒng)進(jìn)行采樣，采樣單元1輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2輸入連接將采樣信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2將模擬采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2的輸出與控制單元3的輸入端連接，以將數(shù)字采樣信號(hào)傳遞給控制單元3?？刂茊卧?與can通訊單元4通訊連接，并將接收到的數(shù)字采樣信號(hào)通過(guò)can通訊單元4傳遞給單體電池管理系統(tǒng)的控制單元3，由控制單元3進(jìn)行進(jìn)一步處理和分析。系統(tǒng)電源5為各單元供電。

如圖2所示，本實(shí)施新型具體實(shí)施例中，系統(tǒng)電源5為輸入端與單體電池系統(tǒng)連接的DC/DC模塊；can通訊單元4包括can收發(fā)器V1和隔離器一C1、隔離器二C2、隔離器三C3。隔離器二C2、隔離器三C3設(shè)置與控制單元3和can收發(fā)器V1之間，隔離器一設(shè)于can收發(fā)器V1個(gè)系統(tǒng)電源5之間?？刂茊卧?為汽車級(jí)處理芯片；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元2為ADC芯片；采樣單元1包括差分放大電路和多路模擬開(kāi)關(guān)。多路模擬開(kāi)關(guān)包括有MOS管一Q1、MOS管二Q2、MOS管三Q3、MOS管四Q4、MOS管五Q5、MOS管六Q6、MOS管七Q7、MOS管八Q8、MOS管九Q9、MOS管十Q10，MOS管一Q1、MOS管二Q2分別與單體電池系統(tǒng)中的單體電池一B1的正極和負(fù)極串聯(lián)連接，MOS管三Q3、MOS管四Q4分別與單體電池系統(tǒng)中的單體電池二B2的正極和負(fù)極串聯(lián)連接……以此類推MOS管九Q9、MOS管十Q10與單體電池五B5的正極、負(fù)極串聯(lián)連接。單體電池一B1、單體電池二B2、單體電池三B3、單體電池四B4、單體電池五B5的正極與MOS管之間的連接線路上串聯(lián)連接有一個(gè)起到限流作用的電阻，分別為電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R 9。電阻五R5、電阻六R6、電阻七R7、電阻八R8、電阻九R9的阻值均相同，避免串聯(lián)限流電阻影響采樣的準(zhǔn)確性。MOS管的柵極與汽車級(jí)處理芯片的輸出端連接，MOS管的漏極與單體電池正極或單體電池的負(fù)極連接，MOS管的源極與差分放大電路的輸入端連接。

差分放大電路包括一個(gè)采樣器V1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4，電阻一R1與電阻二一端分別與采樣器V1的正輸入端、負(fù)輸入端連接，電阻三一端與采樣器V1正輸入端連接，另一端接地，電阻四R4的兩端分別連接采樣器V1負(fù)輸入端、采樣器V1輸出端。采樣器V1、電阻一R1、電阻二R2、電阻三R3、電阻四R4構(gòu)成差分放大電路，具有放大電壓或電流以及抑制共模信號(hào)、放大差模信號(hào)的作用。

與單體電池正極連接的MOS管的源極并聯(lián)后連接至電阻一R1的另一端；與單體電池負(fù)極連接的MOS管的源極并聯(lián)后連接至電阻二R2的另一端。汽車級(jí)處理芯片可通過(guò)控制MOS管的柵極來(lái)控制該MOS管的通斷，在對(duì)電池系統(tǒng)中的某個(gè)單體電池進(jìn)行采樣時(shí)，汽車級(jí)處理芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制與該單體電池正極和負(fù)極串聯(lián)連接的的MOS管導(dǎo)通，其余MOS管截止，即可對(duì)該單個(gè)單體電池進(jìn)行電壓采樣。需要采樣整體電壓或電量時(shí)，將所有MOS管導(dǎo)通，所測(cè)得的電壓即為整體電壓值。